基于核壳型抗凝冰外加剂的低冰点超薄磨耗层融雪剂

本发明属于融雪剂领域，具体是基于核壳型抗凝冰外加剂的低冰点超薄磨耗层融雪剂及其应用方法。

背景技术：

1、冬季路面的积雪结冰使路面附着系数大大降低，严重影响道路畅通和行车安全。传统的人工、机械、撒布融雪剂等除雪方法无法长时间随时随地维持道路安全。在实际应用中，融雪路面、融雪涂料产品应运而生，融雪路面或融雪涂料是指将具有融雪功能的物质加入到道路材料或涂料中，在雨雪降临时释放出来，融化路面冰雪，达到保证道路行车安全的效果。现有的载体材料只是通过物理吸附的作用将融雪物质负载于表面，利用扩散作用实现融雪物质的缓慢释放，由于融雪物质只分布在载体材料表面，经过雨水的冲刷容易流失，且不能控制融雪物质的释放时间，无论下雨或下雪，融雪物质持续释放，无法兼顾融雪效果与融雪持久性。

2、为了解决上述问题，中国专利公告号为cn 103865487 b的专利公开了一种温控释放型融雪剂微胶囊及其制备方法，首先采用乳液-溶剂挥发法制备高分子聚合物包裹融雪物质的微胶囊，然后采用紫外接枝方法将温度敏感分子接枝聚合于微胶囊表面及孔道中，得到温控释放型融雪剂微胶囊。该融雪剂微胶囊表面的温度敏感分子会随着外界温度变化进行溶胀或收缩，缓慢释放融雪剂以融化冰雪，使融雪剂具有智能性，而且其表面的高分子聚合物具有较强的吸附能力，可以吸附部分释放出的融雪物质，促进其长效融雪除冰，从而减少融雪剂的使用量，解决了融雪物质易被雨水冲刷掉、不能持久释放的问题。

3、该方法的温控释放型融雪剂微胶囊可应用于路面沥青混合料、微表处、稀浆封层、超薄磨耗层中，构成温度可控缓慢释放型智能路面材料。但是，该制备方法涉及乳液-溶剂挥发法和紫外接枝方法，涉及多个步骤和材料，需要一定的实验条件和技术操作，因此制备过程相对复杂。同时由于制备方法的复杂性，所需的原材料和工艺成本可能较高，这可能会影响该融雪剂微胶囊的使用成本和推广应用。因此，本方案提出了基于核壳型抗凝冰外加剂的低冰点超薄磨耗层融雪剂及其应用方法，降低融雪剂制备原材料和工艺成本的条件下，降低水的结冰点，促使冰雪融化，提供更好的路面交通安全。

技术实现思路

1、为了解决上述制备方法的复杂性，所需的原材料和工艺成本可能较高的问题，本发明提供基于核壳型抗凝冰外加剂的低冰点超薄磨耗层融雪剂及其应用方法，以降低融雪剂制备原材料和工艺成本的条件下，降低水的结冰点，促使冰雪融化，提供更好的路面交通安全。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：基于核壳型抗凝冰外加剂的低冰点超薄磨耗层融雪剂，包括若干子母球，子母球包括母球和子球，子球存储于母球中，母球为温感层，子球为核壳型抗凝冰外加剂、辅助外加剂、低冰点剂和超薄磨耗层剂，超薄磨耗层剂为润滑剂，母球外包裹有聚光层；

3、核壳型抗凝冰外加剂包括核体和壳体，壳体包裹核体，核体为水溶性金属盐颗粒，壳体为氧化物颗粒；

4、辅助外加剂包括硅藻土和氯化钠，制备辅助外加剂时，以硅藻土为蓄盐载体，氯化钠为融雪盐，通过真空饱和法制备缓释型融雪盐芯材；以电化学原位聚合所形成的聚苯胺为包裹材，对芯材进行不同厚度的包覆，形成辅助外加剂；

5、低冰点剂为氯化钠、乙二醇、甘油、氯化钙中的一种或多种。

6、采用上述方案的原理及有益效果：由子母球中添加有润滑剂，所以低冰点剂和子球在母球中形成滚珠结构，在运输过程中，子球不易相互碰撞或碰撞母球导致破损。同时，母球外所包裹的聚光剂能够使温感层内迅速升温，达到敏感性自溶解，母球自溶解后，低冰点剂和核壳型抗凝冰外加剂由于润滑剂的作用产生流动势能，低冰点剂和核壳型抗凝冰外加剂随润滑剂的流动而移动，由此可扩大除雪的处理面积和效率。

7、低冰点剂和核壳型抗凝冰外加剂在移动过程中，对路面积雪进行处理，由于低冰点剂为氯化钠、乙二醇、甘油、氯化钙中的一种或多种，可以降低水的结冰点，促使冰雪融化，提供更好的路面交通安全。

8、同时，由于核壳型抗凝冰外加剂由核体和壳体组成且核体为水溶性金属盐颗粒，壳体为氧化物颗粒，有效地防止了道路和人行道上的积雪结冰，提供更安全的行车和行人环境。该外加剂具备快速融雪的特性，能够迅速分解积雪，加速雪量的减少，并且能够持续融雪，使道路得以迅速恢复通畅。使用核壳型抗凝冰外加剂可以减少对于化学融雪剂和机械除雪设备的依赖，从而节省能源和物力资源。传统的化学融雪剂相比，核壳型抗凝冰外加剂更为环保，减少了对环境的不良影响，并且对土壤、植被和水体的污染较小。

9、所使用的辅助外加剂，通过真空法将饱和氯化钠溶液充分吸附在硅藻土中，使其能够承载更多的融雪剂，达到高效融雪的目的。同时，采用电化学原位聚合的方式构筑芯材包覆层，有效控制包覆层的厚度。基于聚合物的玻璃化转变理论，选用玻璃化转变温度较低且接近路面结冰温度的聚苯胺对融雪盐芯材进行包裹，减少了融雪盐在非凝冰季节随雨水的流失，提高了蓄盐型沥青路面的耐久性能。

10、进一步，聚光层为有机化合物、树脂和硅胶中的任意一种或多种。

11、有益效果：选用合适的有机化合物、树脂或硅胶材料作为聚光层，能够提供较好的耐候性和耐磨性。这能够使聚光层具有较长的使用寿命，不易受到外界环境的影响而损坏。

12、进一步，温感层为聚乙烯醇、丁基橡胶和水凝胶中的任意一种或多种。

13、有益效果：聚乙烯醇、丁基橡胶和水凝胶在低温下会呈现固态或半固态状态，但在受到温度变化时会发生相应的物理或化学变化，使其转变为液体或产生温感效果。

14、进一步，水溶性金属盐为硝酸盐、醋酸盐、甲酸盐、自氯化钠、氯化钙、氯化镁、乙酸钙、乙酸镁和乙酸钾的至少一种。

15、有益效果：这些金属盐在水中具有良好的溶解性，能够迅速和彻底地溶解，形成稳定的溶液。这使得它们易于使用和处理。由于水溶性金属盐在固体状态下相对稳定，并且不易受到空气或湿度的影响，因此可以相对较长时间地储存而不发生质量损失。这使得它们在工业和实验室应用中更加方便。这些金属盐在水中可以形成离子，从而具有调节性能。它们可以通过调整浓度、比例和配方等参数来改变所产生的效果，满足不同的需求。

16、进一步，氧化物颗粒为氢氧化铝颗粒、氢氧化钙颗粒、二氧化硅颗粒、氧化铝颗粒、高分子聚合物颗粒和二氧化钛颗粒中的一种。

17、有益效果：氢氧化铝颗粒、氢氧化钙颗粒、二氧化硅颗粒、氧化铝颗粒、高分子聚合物颗粒和二氧化钛颗粒具有良好的融雪性能，可以快速融化积雪和冰层，提高道路的通行安全性。

18、进一步，壳体的厚度为20nm-300nm。

19、有益效果：壳体的厚度可以通过调整来控制材料的释放速率和方式。较薄的壳体可以实现较快的释放，而较厚的壳体可以延缓释放速率。

20、进一步，水溶性金属盐颗粒的直径为10μm-20μm。

21、有益效果：水溶性金属盐颗粒由于小尺寸，表面积较大，可以更快地与水或其他溶液发生反应和溶解，释放金属离子。尺寸的颗粒更容易被生物体吸收和利用。对于某些生物体或药物递送系统，使用米级或亚米级尺寸的颗粒可能有更好的生物相容性和生物可吸收性。

22、基于核壳型抗凝冰外加剂的低冰点超薄磨耗层融雪剂的应用方法，该基于核壳型抗凝冰外加剂的低冰点超薄磨耗层融雪剂应用于道路除冰除雪，使用时将该基于核壳型抗凝冰外加剂的低冰点超薄磨耗层融雪剂铺撒至道路上。

23、有益效果：该融雪剂含有核壳型抗凝冰外加剂，可以降低道路表面的冰点，阻碍冰的生成和积聚，从而有效减少结冰和滑冰现象，提高道路的安全性。该融雪剂形成的磨耗层非常薄，仅在道路表面形成一层微弱的化学反应产物，并不对道路材料造成明显损伤，减少了道路的磨损和腐蚀。由于核壳型抗凝冰外加剂的稳定性和持久性，该融雪剂具有较长的作用时间，在道路表面形成可持续保护层，延缓重新结冰的速度，减少对融雪剂的频繁施用。